張 華，潘德峰，陳 鳳，楊 云，陳少穎

（1.江蘇省水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210017；2.江蘇省沿海水利科學(xué)研究所，江蘇 鹽城 224200）

土壤侵蝕是多種自然因素與社會(huì)因素共同作用的結(jié)果，降雨則是自然因素中導(dǎo)致土壤侵蝕的主要?jiǎng)恿Γ?］。大量的觀測數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，在自然界中只有部分降雨事件發(fā)生真正意義上的土壤侵蝕，這一部分被稱為侵蝕性降雨［2］。江蘇沿海圍墾地區(qū)由于土壤鹽分的含量較高，植被不易存活，裸露的地表受到雨水以及地面徑流的沖刷極易發(fā)生水力侵蝕。對海涂墾區(qū)典型坡度水土流失進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，可為區(qū)域水土流失防治和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論支撐與實(shí)踐指導(dǎo)［3-6］。東臺市地處江蘇中部，東臨黃海，土壤及氣候特點(diǎn)在沿海地區(qū)具有代表性，在該地區(qū)進(jìn)行土壤侵蝕模數(shù)測定試驗(yàn)研究，可為類似地區(qū)水土流失治理和水土保持規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，為水土流失預(yù)測、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及災(zāi)害防治等提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于東臺市頭灶鎮(zhèn)東臺河北岸，地面高程4.1 m（黃海高程，下同），地形平緩，高低起伏不大。試驗(yàn)區(qū)屬沿海淤積性砂土區(qū)，成陸開墾時(shí)間短，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)性差、顆粒粗，結(jié)構(gòu)松散，類型單一，屬于江蘇省水土保持規(guī)劃確定的水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置7個(gè)徑流小區(qū)，坡度分別為1°、2.6°、5°、15°、26.5°、35°、45°，植被情況均為摞荒地［7-8］。為防止客水進(jìn)入試驗(yàn)小區(qū)，在每個(gè)小區(qū)周圍都設(shè)有楔形保護(hù)墻，保護(hù)墻高55 cm，埋入地下部分30 cm，露出地上部分25 cm，墻的上口外緣向小區(qū)外呈60°傾斜，小區(qū)下部設(shè)有集流槽，集流槽內(nèi)光滑平整，上口與小區(qū)內(nèi)地面齊平，下口接集水池。為防止汛期集水池內(nèi)蓄水量超過集水池的設(shè)計(jì)容積，在集流槽內(nèi)設(shè)置三角堰進(jìn)行分流，分流出的徑流分別排入集水池和東臺河內(nèi)。集水池下端設(shè)有排水閥，便于排水后對泥沙進(jìn)行收集。

1.3 試驗(yàn)方法

（1）降水量觀測：采用Φ200mmSJ1 型虹吸式雨量計(jì)，自動(dòng)記錄每次降雨過程及瞬時(shí)雨強(qiáng)。

（2）水力侵蝕泥沙量監(jiān)測：對年內(nèi)具有代表性的階段降雨產(chǎn)生的泥沙進(jìn)行收集稱重，取樣測定干濕比，再折算成干土重，并對全年降水量及泥沙流失量進(jìn)行累計(jì)計(jì)算。

（3）土壤干容重測定：采用環(huán)刀法取樣，取地表以下5 cm土樣烘干，計(jì)算出土壤干容重。

（4）土壤顆粒級配：試驗(yàn)初測定1 次，采用比重法。取具有代表性的雨后侵蝕泥沙進(jìn)行分析，與原始土壤的顆粒級配進(jìn)行對比。

（5）土壤全鹽：采用電導(dǎo)法換算成鹽分值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降雨強(qiáng)度下土壤侵蝕量測定與分析

侵蝕性降雨年內(nèi)分布是土壤侵蝕情況的重要影響因子，對進(jìn)一步分析土壤侵蝕具有重要意義［9-13］。2021年試驗(yàn)區(qū)降水大都集中在5—10月份，期間降水量達(dá)到917.6 mm，占全監(jiān)測期總降水量的90.83%，7月份是全年中降水量最大的月份，降水量達(dá)到541.1 mm，占全監(jiān)測期總降水量的53.56%。全年降雨情況如圖1所示。

通過對整個(gè)監(jiān)測期內(nèi)具有代表性的4次典型降雨過程跟蹤觀測：5月14—16 日降雨42.5 mm；5月23 日至6月25 日期間降雨85.1 mm；7月4—5 日期間降雨163.7 mm；7月23—29 日期間降雨202.5 mm，監(jiān)測各小區(qū)產(chǎn)生的侵蝕量（kg/100 m2）。監(jiān)測結(jié)果見圖2。

通過圖2可以看出，隨著坡度的增加，4 種不同降水量下的土壤侵蝕量均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。坡度越大，侵蝕強(qiáng)度越大。但個(gè)別坡度規(guī)律會(huì)略有不同，原因歸結(jié)為土壤侵蝕量不僅與降水量有關(guān)，而且與降雨強(qiáng)度也有很大關(guān)系。

圖2 4次不同降水量情況下各小區(qū)不同坡度土壤100 m2侵蝕量

圖3 為最大瞬時(shí)雨強(qiáng)下各小區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度對比，從圖3可以明顯看出，7月5 日年內(nèi)降雨強(qiáng)度最大，各小區(qū)土壤侵蝕量也最大，土壤侵蝕量占全年總侵蝕量的41.37%，尤其以5°以上的小區(qū)更為明顯。由此可見雨強(qiáng)也是土壤侵蝕的一個(gè)重要影響因素。

圖3 最大瞬時(shí)雨強(qiáng)下各小區(qū)100 m2土壤侵蝕量對比

2.2 不同粒徑土壤顆粒對降雨侵蝕的適應(yīng)性分析

以35°小區(qū)為例，選取年內(nèi)最具有代表性的2場降雨：5月14—16日大雨（12 h降水量20 mm）和7月4—6日特大暴雨（12 h降水量161.7 mm），對侵蝕產(chǎn)生的泥沙顆粒級配進(jìn)行對比分析。分析發(fā)現(xiàn)：粒徑大于0.05 mm 的沙粒占總侵蝕量的25%~32.1%，低于初始土壤的41.5%；粒徑在0.05~0.01 mm 之間的粗粉粒占62.3%~73.7%，明顯高于初始土壤46.4%；粒徑在0.01~0.001 mm 之間的顆粒變化不大；粒徑小于0.001 mm的顆粒占1.0%以下，低于初始土壤的7.1%。因此，粒徑在0.05~0.01 mm之間的粗粉粒受水力侵蝕影響最大，最容易發(fā)生水土流失。其他坡度小區(qū)均呈現(xiàn)同樣的規(guī)律性。侵蝕土壤顆粒級配對比分析見圖4。

圖4 35°小區(qū)侵蝕土壤顆粒級配分析對比

2.3 不同坡度土壤侵蝕模數(shù)測定

通過對2021年不同坡度徑流小區(qū)土壤侵蝕量監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理和分析，對照土壤侵蝕強(qiáng)度劃分標(biāo)準(zhǔn)，得出：1°、2.6°、5°小區(qū)全年土壤侵蝕量低于2 500 t/km2，為輕度侵蝕區(qū)；15°、26.5°、35°、45°小區(qū)全年土壤侵蝕量高于15 000 t/km2，為劇烈度侵蝕區(qū)。通過計(jì)算，各不同坡度徑流小區(qū)土壤侵蝕模數(shù)如表1所示。

表1 2021年典型坡度徑流小區(qū)土壤侵蝕模數(shù)

3 結(jié) 語

（1）江蘇海涂墾區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度與坡度呈正相關(guān)關(guān)系，坡度越大，土壤侵蝕強(qiáng)度越大。土壤侵蝕強(qiáng)度與降水量和雨強(qiáng)均呈正相關(guān)，降水量越大，土壤侵蝕強(qiáng)度越大；雨強(qiáng)越大，土壤侵蝕強(qiáng)度亦越大。

（2）通過不同粒徑土壤顆粒對降雨侵蝕的適應(yīng)性分析發(fā)現(xiàn)，粒徑在0.05~0.01 mm 之間的粗粉粒受水力侵蝕影響最大，最容易發(fā)生水土流失。所有坡度均呈現(xiàn)相同規(guī)律性。

（3）通過計(jì)算得出了1°、2.6°、5°、15°、26.5°、35°、45°7種坡度徑流小區(qū)土壤侵蝕模數(shù)，小于5°小區(qū)以面層侵蝕為主，無明顯侵蝕溝產(chǎn)生；15°~45°小區(qū)出現(xiàn)明顯的侵蝕溝，中下部土體發(fā)生坍塌現(xiàn)象。